Основные свойства жидкости кратко

Содержание

Школьная Энциклопедия

You are here: Home Материя и движение Молекулярно-кинетическая теория Свойства жидкостей

  • JLIB_APPLICATION_ERROR_COMPONENT_NOT_LOADING
  • JLIB_APPLICATION_ERROR_COMPONENT_NOT_LOADING
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_users, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1
  • Error loading component: com_content, 1

Свойства жидкостей

Жидкость – агрегатное состояние вещества, занимающее промежуточное положение между его твёрдым и газообразным состояниями.

Самая распространённая жидкость на Земле – вода. Её твёрдое состояние – лёд, а газообразное – пар.

В жидкостях молекулы расположены почти вплотную друг к другу. Они обладают большей свободой, чем молекулы твёрдого вещества, хотя полностью свободно перемещаться не могут. Притяжение между ними хоть и слабее, чем в твёрдых телах, но всё-таки его достаточно, чтобы молекулы удерживались на близком расстоянии друг от друга. Каждая молекула жидкости может колебаться около какого-то центра равновесия. Но под действием внешней силы молекулы могут перескакивать на свободное место в направлении приложенной силы. Этим объясняется текучесть жидкости.

Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение

Вещество, находящееся в жидком состоянии, характеризуется крайне плотным расположением молекул друг относительно друга. Отличаясь от твердых кристаллических тел, чьи молекулы формируют упорядоченные структуры по всему объему кристалла и ограничены в своих тепловых колебаниях фиксированными центрами, молекулы жидкости обладают значительной степенью свободы. Любая конкретная молекула жидкого вещества, как это происходит и в твердых телах, «зажата» соседними молекулами и может совершать тепловые колебания поблизости с некоторым положением равновесия. Несмотря на это, в какой-то момент, любая молекула может переместиться на соседнее вакантное место. Подобные перемещения в жидкостях происходят довольно часто, благодаря чему молекулы не привязаны к конкретным центрам, как в кристаллах, а имеют возможность перемещаться по всему объему жидкости. Именно на этом факте основывается текучесть жидкостей.

По причине сильного взаимодействия между близко расположенными молекулами они могут образовывать локальные, то есть неустойчивые, упорядоченные группы, включающие в себя несколько молекул. Данное явление носит название ближнего порядка (рис. 3 . 5 . 1 ).

Рисунок 3 . 5 . 1 . Пример ближнего порядка молекул жидкости и дальнего порядка молекул кристаллического вещества: 1 – вода; 2 – лед.

Свойства жидкостей. Основные физические свойства жидкости

Описание, характеристики и происхождение Ртути ⬜. Физико-химические свойства, внешний вид и где добывается металл. Методы получения, где используется и стоимость. К каким металлам относится ртуть, его плюсы и минусы. Значение для человека и опасность жидкого металла.

Характеристика технических жидкостей: виды, свойства, применение

Механика жидкостей, отрасль науки, которая занимается изучением жидкостей в состоянии покоя или движения, является важным предметом гражданской, механической и химической инженерии. Технические жидкости, которые изучает эта наука, очень важны в нашей повседневной жизни, поскольку используются для различных целей. Например, для выработки электроэнергии, в качестве охлаждающего агента, для смазки автомобилей и т. д.

  • Требования к техническим жидкостям
  • Классификация по назначению

Независимо от того, находится ли рабочая среда в состоянии покоя или в движении, она подвергается воздействию различных сил и различных климатических условий, поэтому ведёт себя соответственно своим физическим свойствам. Правильный выбор вида технической жидкости определяет работоспособность использующей её системы.

Жидкие вещества – характеристика, свойства и примеры

Жидкие вещества

Жидкое состояние можно охарактеризовать как промежуточную агрегацию между твёрдым и газообразным состоянием. Молекулы в этом случае отличаются тем, что не так близки, как у твёрдых веществ. На химии в 11 классе ученики в этом убеждаются лабораторным путем. Молекулы занимают случайные положения, которые меняются со временем. Межмолекулярные расстояния постоянны в пределах узкого края.

В некоторых жидкостях молекулы имеют предпочтительную ориентацию, в результате чего они обладают анизотропными свойствами (например, показатель преломления), которые варьируются в зависимости от направления внутри материала.

Жидкие вещества могут течь и принимать форму контейнера

Подобно газу жидкие вещества могут течь и принимать форму контейнера. В отличие от него такие субстанции не рассеиваются, чтобы заполнить каждое пространство, но поддерживают постоянную плотность. Отличительной чертой этого состояния является поверхностное натяжение, вызывающее явление смачивания.

Примеры жидких веществ:

  • кровь;
  • вода;
  • жидкий металл;
  • молоко;
  • ацетон и т. д.

Применение таких веществ очень широко: от фармакологии и продуктов питания до тяжёлой промышленности и электроники.

При соответствующих условиях температуры и давления большинство веществ может существовать в жидком состоянии. Но когда превышается температура кипения, состояние меняется на газообразное, а при достижении точки замерзания жидкость превращается в твёрдое вещество. Однако при атмосферном давлении некоторые твёрдые элементы сублимируют при нагревании, то есть переходят непосредственно из твёрдого состояния в газообразное. Плотность жидкостей обычно несколько меньше, чем того же вещества в твёрдом состоянии. Но особенность воды в том, что в жидком состоянии она более плотная.

Основные свойства жидкостей

Жидкостью называют вещество, которое находится в агрегатном состоянии, являющимся промежуточным между твердым и газообразным. При этом ее состояние, как и в случае с твердыми телами, является конденсируемым, то есть предполагает связь между частицами (атомами, молекулами, ионами). Жидкость обладает свойствами, кардинально отличающими ее от веществ, которые находятся в других агрегатных состояниях. Главное из них – способность к многократному изменению формы под воздействием механических напряжений без потери объема. Сегодня мы с вами выясним, какими свойствами обладают жидкости, и что они вообще собой представляют.

Текучесть

Свойства жидкостей

Основное физическое свойство жидкости – текучесть. Когда к жидкости прикладывается внешняя сила, в ней возникает поток частиц, направление которого совпадает с направлением этой силы. Наклонив чайник с водой, мы увидим, как вода потечёт из его носика вниз под действием силы тяжести. Точно так же вытекает вода из лейки, когда мы поливаем растения в саду. Подобное явление мы наблюдаем в водопадах.

Вследствие текучести жидкость способна менять форму за малое время под действием даже небольшой силы. Все жидкости могут литься струёй, разбрызгиваться каплями. Их легко перелить из одного сосуда в другой. При этом они не сохраняют форму, а принимают форму того сосуда, в котором находятся. Это свойство жидкости используют, например, при литье металлических деталей. Расплавленный жидкий металл разливают в формы определённой конфигурации. Остывая, он превращается в твёрдое тело, сохраняющее эту конфигурацию.

Текучесть увеличивается с ростом температуры жидкости и уменьшается при её снижении. Это объясняется тем, что с повышением температуры расстояние между частицами жидкости также увеличивается, и они становятся более подвижными. Зависит текучесть и от структуры молекул. Чем сложнее их форма, тем меньшей текучестью обладает жидкость.

Основным свойством жидкостей является текучесть . Если к участку жидкости, находящейся в равновесии, приложить внешнюю силу , то возникает поток частиц жидкости в том направлении, в котором эта сила приложена: жидкость течёт. Таким образом, под действием неуравновешенных внешних сил жидкость не сохраняет форму и относительное расположение частей, и поэтому принимает форму сосуда, в котором находится.

В отличие от пластичных твёрдых тел, жидкость не имеет предела текучести : достаточно приложить сколь угодно малую внешнюю силу, чтобы жидкость потекла.

kolba1.jpg?height=200&width=200

Кроме того, жидкости (как и газы) характеризуются вязкостью. Она определяется как способность оказывать сопротивление перемещению одной из частей относительно другой — то есть как внутреннее трение.

Когда соседние слои жидкости движутся относительно друг друга, неизбежно происходит столкновение молекул дополнительно к тому, которое обусловлено тепловым движением . Возникают силы, затормаживающие упорядоченное движение. При этом кинетическая энергия упорядоченного движения переходит в тепловую — энергию хаотического движения молекул.

Жидкость в сосуде, приведённая в движение и предоставленная самой себе, постепенно остановится, но её температура повысится.

vjazkost.jpg?height=236&width=320

Требования к техническим жидкостям

Технология использования характеристик потока жидкой рабочей среды для работы системы управления является одна из новейших технологий управления, что позволяет успешно применять технические жидкости в различных производственных и бытовых системах.

Такие системы по своему быстродействию уступают электронным, поэтому в ближайшее время вряд ли смогут конкурировать в областях, требующих сверхвысоких скоростей. С другой стороны, во многих применениях предпочтительны жидкостные системы, не требующие таких сложных условий наладки как электронные или электрические.

Основные свойства и требования к техническим жидкостям определяются сферой их применения. Однако можно выделить и общие физические параметры:

  • теплоёмкость: некоторые рабочие среды способны аккумулировать значительное количество тепла, что используется для выравнивания температурных показателей во многих узлах непрерывно функционирующего производственного оборудования;
  • высокая статическая/динамическая грузоподъёмность: свойство, позволяющее применять различные рабочие жидкие среды в подъёмно- транспортных устройствах – кранах, домкратах, гидравлических подъёмниках и пр.;
  • жидкотекучесть – явление, используемое в системах смазки и управления разнообразными механическими устройствами.

Технологическое применение жидких рабочих сред постоянно расширяется. Например, для так называемой «зелёной» энергетики всё более характерным является использование биодизелей – технических жидкостей, предназначенных в качестве топлива для транспортных средств.

жидкости технические гост

Физические свойства жидкостных веществ

Обыкновенно рассматривают физические свойства жидкостных веществ при изучении индивидуальных особенностей разнообразных объектов. Данные особенности отличаются конкретным агрегатным состоянием. На сегодняшний день рассматривается очень значительное число главных свойств жидкостных веществ. Эти свойства предоставляют возможность с огромной точностью создать обзор изучаемых веществ. Особенно выделяются такие физические свойства жидкостных веществ как:

  • Минимальная способность увеличения или уменьшения своего объёма с преобразованием температуры либо давления;
  • Наличие параметра текучести.

Каждое жидкостное вещество имеет возможность легко изменять собственную форму и распространяться по конкретному объёму. Форма жидкостного вещества обусловливается своими свойствами и влиянием наружных воздействий. Сила тяжести предоставляет возможность деформироваться молекулам жидкостного вещества до конкретного состояния. И форма молекул оказывается неоднозначной.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Во время расположения жидкостного вещества в условия, где силы притяжения абсолютно исключены или незначительны, оно воспримет вполне обновленные конкретные формы. Жидкостные вещества принимают форму совершенного шара. Аналогичную ситуацию возможно увидеть в космическом пространстве на межпланетной станции. Во время изучения объёма жидкостного вещества всеобщие показатели соотношения параметров возможно увидеть и у газообразных веществ. Газообразные и жидкостные вещества обычно занимают пространство, в котором они расположены, практически целиком за конкретное время. Данные вещества могут быть сдержаны только стенами ёмкостей либо помещений.

Общая характеристика

Газ не сохраняет объем и форму, твердое тело сохраняет и то, и другое, а жидкость – только объем. Именно поэтому жидкое агрегатное состояние считается промежуточным. Поверхность жидкости представляет подобие упругой мембраны и определяет ее форму. Молекулы таких тел, с одной стороны, не имеют определенного положения, а с другой – не могут получить полную свободу перемещения. Они могут собираться в капли и течь под собственной поверхностью. Между молекулами жидкости существует притяжение, которого достаточно, чтобы удерживать их на близком расстоянии.

Свойства жидкостей

Вещество пребывает в жидком состоянии в определенном температурном интервале. Если температура опускается ниже него, происходит переход в твердую форму (кристаллизация), а если поднимается выше – в газообразную (испарение). Границы данного интервала для одной и той же жидкости могут колебаться в зависимости от давления. К примеру, в горах, где давление существенно ниже, чем на равнинах, вода закипает при более низкой температуре.

Обычно жидкость имеет только одну модификацию, поэтому является одновременно и агрегатным состоянием, и термодинамической фазой. Все жидкости делятся на чистые вещества и смеси. Некоторые из таких смесей имеют определяющее значение в жизни человека: кровь, морская вода и прочие.

Рассмотрим основные свойства жидкостей.

Агрегатные состояния веществ

Можно назвать четыре варианта агрегатного состояния соединений.

  1. Газы.
  2. Твердые вещества.
  3. Жидкости.
  4. Плазма – сильно разреженные ионизированные газы.

В данной статье мы рассмотрим свойства жидкостей, особенности их строения и возможные параметры характеристик.

Вязкость

Свойства жидкостей

Различные жидкости имеют разную текучесть. Так, вода из бутылки вытекает быстрее, чем растительное масло. Мёд из стакана выливается медленнее, чем молоко. На эти жидкости действуют одинаковые силы тяжести. Так почему же их текучесть отличаются? Всё дело в том, что они обладают различной вязкостью. Чем выше вязкость жидкости, тем меньше её текучесть.

Что же такое вязкость, и какова её природа? Вязкость также называют внутренним трением. Это способность жидкости сопротивляться перемещению различных слоёв жидкости относительно друг друга. Молекулы, находящиеся в одном из слоёв и сталкивающиеся между собой во время теплового движения, сталкиваются ещё и с молекулами соседних слоёв. Возникают силы, тормозящие их движение. Они направлены в сторону, противоположную движению рассматриваемого слоя.

Вязкость – важная характеристика жидкостей. Её учитывают в различных технологических процессах, например, когда по трубопроводам необходимо перекачивать жидкость.

Вязкость жидкости измеряют с помощью прибора, называемого вискозиметром. Самым простым считается капиллярный вискозиметр. Принцип его действия не сложен. Подсчитывается время, за которое заданный объём жидкости протекает через тонкую трубочку (капилляр) под воздействием разности давлений на его концах. Так как известны диаметр и длина капилляра, разность давлений, то можно произвести расчёты на основании закона Пуазёйля, согласно которому проходящий в секунду объём жидкости ( секундный объёмный расход) прямо пропорционален перепаду давления на единицу длины трубы и четвертой степени её радиуса и обратно пропорционален коэффициенту вязкости жидкости .

Свойства жидкостей

где Q – секундный расход жидкости, м 3 /с;

р1 – р2 = ∆р – перепад давлений на концах капилляра, Па;

R – радиус капилляра, м;

d – диаметр капилляра, м;

ƞ – коэффициент динамической вязкости, Па/с;

l – длина капилляра, м.

Свойства жидкостей.

Жидкости легко меняют свою форму, но сохраняют объем. В обычных условиях они принимают форму сосуда, в котором находятся.

Поверхность жидкости, не соприкасающаяся со стенками сосуда, называется свободной повер­хностью. Она образуется в результате действия силы тяжести на молекулы жидкости.

Объём

Свойства жидкостей

Расстояние между молекулами внутри жидкости очень мало. Оно меньше размеров самих молекул. Поэтому жидкость очень трудно сжать механически. Давление, производимое на жидкость, заключённую в сосуд, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Так формулируется закон Паскаля. На этой особенности жидкостей основана работа тормозных систем, гидравлических прессов и других гидравлических устройств.

Жидкость сохраняет свой объём, если не изменяются внешние условия (давление, температура). Но при нагревании объём жидкости увеличивается, а при охлаждении уменьшается. Впрочем, здесь есть исключение. При нормальном давлении и повышении температуры от 0 до 4 о объём воды не увеличивается, а уменьшается.

Состояния воды

Все привыкли, что вода – это прозрачная жидкость, без цвета и вкуса. Однако она может находиться в трех состояниях:

  • жидком;
  • твердом (лед);
  • газообразном (водяные пары).

Состояние воды напрямую зависит от температуры. Если на улице тепло, то вода – жидкая, при сильном холоде (меньше 0С) вода замерзает и превращается в лед, а при закипании (больше 100С) она начинает испаряться в воздух. Но в природе при любой погоде происходит испарение воды.

Лед

Способность воды менять свое состояние под воздействием температуры объясняет такой важный процесс как круговорот воды в природе.

Одно из важных свойств воды в жидком состоянии – способность растворять в себе многие вещества. В воде с легкостью растворяются различные кристаллы (соль, сахар), щелочь (мыло). А вот, скажем, с маслом или камнями ей никак не справиться.

Сохранение объема

Одним из характерных физических свойств жидкостей является способность к сохранению объема при механическом воздействии. Их чрезвычайно трудно сжать из-за высокой плотности молекул. Согласно закону Паскаля, давление, которое производится на жидкость, заключенную в сосуд, без изменения передается в каждую точку ее объема. Наряду с минимальной сжимаемостью, эта особенность широко используется в гидравлике. Большинство жидкостей при нагревании увеличивается в объеме, а при охлаждении – уменьшается.

Свойства жидкостей: форма и объем

Всего можно выделить около 15 характеристик, которые позволяют описать, что же представляют собой рассматриваемые вещества и в чем заключается их ценность, особенности.

Самые первые физические свойства жидкости, которые приходят на ум при упоминании этого агрегатного состояния, это способность менять форму и занимать определенный объем. Так, например, если говорить о форме жидких веществ, то общепринято считать ее отсутствующей. Однако это не так.

Под действием всем известной силы тяжести капли вещества подвергаются некоей деформации, поэтому их форма нарушается и становится неопределенной. Однако если поместить каплю в условия, при которых гравитация не действует или сильно ограничена, то она примет идеальную форму шара. Таким образом, получив задание: “Назовите свойства жидкостей” человек, считающий себя достаточно сведущим в физике, должен упомянуть об этом факте.

основные свойства жидкости

Что касается объема, то здесь следует заметить общие свойства газов и жидкостей. И те и другие способны занимать весь объем пространства, в котором находятся, ограничиваясь лишь стенками сосуда.

Капиллярные явления

Капиллярными явлениями называют процесс подъема или опускания жидкости в трубках малого диаметра, другими словами, в капиллярах.

Смачивающие жидкости поднимаются по капиллярам, несмачивающие – опускаются. На рисунке 3 . 5 . 6 проиллюстрирована опущенная нижним концом в смачивающую жидкость плотности ρ капиллярная трубка, обладающая некоторым радиусом r . При этом верхний конец капилляра является открытым. Подъем жидкости в капилляре будет происходить до тех пор, пока сила тяжести F т → , оказывающая воздействие на столб жидкости в капилляре, не станет эквивалентна по модулю результирующей F н действующих вдоль границы соприкосновения жидкости с поверхностью капилляра сил поверхностного натяжения: F т = F н , где F т = m g = ρ h π r 2 g , F н = σ 2 π r cos θ .

Из этого следует:

h = 2 σ cos θ ρ g r .

Капиллярные явления

Рисунок 3 . 5 . 6 . Подъем смачивающей жидкости в капилляре.

При полном смачивании θ = 0 , cos θ = 1 . В таком случае:

При полном несмачивании θ = 180 ° , cos θ = – 1 и, соответственно, h < 0 . Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Вода почти полностью смачивает чистую поверхность стекла. Ртуть же, строго наоборот, полностью не смачивает стеклянную поверхность. По этой причине уровень ртути в стеклянном капилляре опускается ниже, чем уровень в сосуде.

Волны плотности

Сжать жидкость очень трудно. Но при изменении давления всё же возможно. И в этом случае меняется её плотность и объём. Если сжатие произойдёт в одном участке жидкости, то на другие участки оно будут передаваться постепенно. Это означает, что в жидкости будут распространяться упругие волны. Если плотность меняется слабо, то получаем звуковую волну. А если достаточно сильно, то возникает ударная волна.

Чем опасен разбитый градусник

Пары ртути, которая содержится в наконечнике градусника и бегает по шкале, показывая температуру, опасны для здоровья. Если человек надышится ими, он отравится.

Острое отравление проявляется через несколько часов после контакта с ртутью. Среди его симптомов — общая слабость, отсутствие аппетита, головная боль и боль при глотании, металлический вкус во рту, слюнотечение, набухание и кровоточивость десен, тошнота и рвота. Нередко появляются сильные боли в животе, слизистый понос, иногда с кровью. У некоторых людей возникает воспаление легких, боли в груди, кашель и одышка, сильный озноб. Температура поднимается до + 38—40 °C . Чем быстрее вы уберете ядовитое вещество из своего дома, тем больше шансов избежать последствий.

Не все стеклянные градусники одинаково ядовиты — сейчас выпускают не только ртутные, но и безртутные устройства. Например, у которых в температурной шкале находится галинстан. Это смесь жидких металлов: галлия, индия и олова. Галинстан в отличие от ртути не испаряется на открытом воздухе, поэтому безвреден для человека.

На галинстановых градусниках есть зеленая полоса. Но если возникли сомнения, была в разбитом градуснике ртуть или нет, лучше обращаться с отходами как с ядовитыми веществами. Источник: Jakye / Shutterstock

Текучесть и сжимаемость

Твёрдые и жидкостные объекты обладают некоторым количеством одинаковых свойств. Одним среди данных свойств является текучесть. Для жидкостных веществ текучесть содержит безграничный характер. Данное свойство появляется во время влияния наружных воздействий на предмет изучения. В данной ситуации присутствует некоторое количество разновидностей продолжения действий. Жидкостные вещества в соответствии с уровнем и интенсивностью влияния могут поделиться на несколько объектов, либо могут приступить к перетеканию. Образованные части аналогично наполнят объём ёмкости, так как любая часть вещества хранит изначальные характеристики.

При этом жидкостные вещества тонко откликаются на влияние разных температур. Наибольшее преобразование возникает при перемене агрегатного состояния вещества. Данное преобразование добивается с помощью нагревания, охлаждения либо кипения. Сжимаемость свойственна скорее всего для газообразных веществ. Данные вещества подчиняются сжатию при появлении некоторых ситуаций. Среди особенностей сжимаемости стоит выделить скорость данного явления, в том числе его размеренность. Вместе с тем, жидкостные вещества имеют возможность испаряться и снова конденсироваться. Во время испарения жидкостное вещество постепенно переходит из жидкостного агрегатного состояния в газообразное. А при конденсации происходит противоположное явление в отношении к испарению.

Свободная поверхность и поверхностное натяжение

Если взглянуть на каплю воды, которая лежит на ровной поверхности, то можно увидеть, что она закруглена. Обусловлено это такими свойствами жидкостей, как образование свободной поверхности и поверхностное натяжение. Способность жидкостей к сохранению объема обуславливает образование свободной поверхности, которая является не иначе как поверхностью раздела фаз: жидкой и газообразной. При соприкосновении этих фаз одного и того же вещества возникают силы, направленные на уменьшение площади плоскости раздела. Их называют поверхностным натяжением. Граница раздела фаз представляет собой упругую мембрану, стремящуюся к стягиванию.

Общие свойства жидкостей

Поверхностное натяжение объясняется также притяжением молекул жидкости друг к другу. Каждая молекула стремится «окружить» себя другими молекулами и уйти с границы раздела. Из-за этого поверхность стремительно уменьшается. Этим объясняется тот факт, что мыльные пузыри и пузыри, образующиеся при кипении, стремятся принять сферическую форму. Если на жидкость будет действовать только сила поверхностного натяжения, она непременно примет такую форму.

Небольшие объекты, плотность которых превышает плотность жидкости, способны оставаться на ее поверхности за счет того, что сила, препятствующая увеличению площади поверхности, больше силы тяготения.

Теплоемкость

Этот термин определяет способность вещества поглощать определенное количество тепла для увеличения собственной температуры на один градус по Цельсию. Существуют разные соединения по данному показателю. Одни обладают большей, другие меньшей теплоемкостью.

Так, например, вода – очень хороший теплонакопитель, что позволяет ее широко использовать для систем отопления, приготовления пищи и прочих нужд. В целом, показатель теплоемкости строго индивидуален для каждой отдельно взятой жидкости.

Смешиваемость

Свойства жидкостей

Жидкости могут растворяться друг в друге. Эта их способность называется смешиваемостью. Если поместить в один сосуд две смешиваемые жидкости, то в результате теплового движения их молекулы постепенно будут переходить через границу раздела. В результате произойдёт смешивание. Но не все жидкости могу смешиваться. Например, вода и растительное масло не смешиваются никогда. А воду и спирт смешать очень легко.

Прозрачность воды

Степень прозрачности может быть самой разной. К примеру, в чистой горной речке можно увидеть дно с песком и камнями, в аквариуме можно наблюдать за разноцветными рыбками. И даже если заварить чай, то вода все равно сохранит свою прозрачность, и в чашке можно будет увидеть дно.

Прозрачность воды

Рис. 2. Прозрачность воды.

Но если в воде находится слишком много посторонних примесей, она становится мутной. Пробежав по песчаному дну мелкой речки или добавив в чай варенье или молоко, от былой прозрачности ничего не останется.

Это значит, что прозрачность воды напрямую зависит от ее чистоты.

Адгезия

Свойства жидкостей

Все мы знаем, что гуси и утки выходят из воды сухими. Почему же их перья не намокают? Оказывается, у них есть специальная железа, которая выделяет жир, которым водоплавающие птицы при помощи клюва смазывают свои перья. И они остаются сухими, потому что вода стекает с них капельками.

Поместим каплю воды на пластинку из полистирола. Она принимает форму сплющенного шарика. Такую же каплю попробуем поместить на стеклянную пластинку. Мы увидим, что на стекле она растекается. Что же происходит с водой? Всё дело в том, что силы притяжения действуют не только между молекулами самой жидкости, но и между молекулами разных веществ в поверхностном слое. Эти силы называются силами адгезии (от латинского adhaesio – прилипание).

Взаимодействие жидкости с твёрдым телом называют смачиванием. Но поверхность твёрдого тела смачивается не всегда. Если окажется, что молекулы самой жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к твёрдой поверхности, то жидкость соберётся в капельку. Именно так ведёт себя вода на пластинке из полистирола. Она не смачивает эту пластинку. Точно так же не растекаются капельки утренней росы на листиках растений. И по этой же причине вода стекает с покрытых жиром перьев водоплавающих птиц.

А если притяжение молекул жидкости к твёрдой поверхности сильнее сил притяжения между самими молекулами, то жидкость расплывается на поверхности. Поэтому наша капелька на стекле также растеклась. В этом случае вода смачивает поверхность стекла.

Нальём воду в сосуд из полистирола. Посмотрев на поверхность воды, мы увидим, что она не горизонтальная. У краёв сосуда она искривляется вниз. Так происходит, потому что силы притяжения между молекулами воды больше, чем силы адгезии (прилипания). А в стеклянном сосуде поверхность воды у краёв искривляется вверх. В этом случае силы прилипания больше внутримолекулярных сил воды. В широких сосудах это искривление наблюдается только у стенок сосудов. А если сосуд узкий, то это искривление заметно по всей поверхности воды.

Явление адгезии широко используется в различных отраслях промышленности – лакокрасочной, фармацевтической, косметической и др. Смачивание необходимо при склеивании, крашении тканей, нанесении на поверхность красок, лаков. А при строительстве бассейнов их стенки, наоборот, покрывают материалом, который не смачивается водой. Такие же материалы используют для зонтов, плащей, непромокаемой обуви, тентов.

Капиллярность

Свойства жидкостей

Ещё одна интересная особенность жидкости – капиллярный эффект. Так называют её способность изменять свой уровень в трубках, узких сосудах, пористых телах.

Если опустить узкую стеклянную трубку (капилляр) в воду, то можно увидеть, как поднимается в ней водяной столбик. Чем уже трубка, тем выше столбик воды. Если опустить такую же трубку в жидкую ртуть, то высота столбика ртути окажется ниже уровня жидкости в сосуде.

Жидкость в капиллярах способна подниматься по узкому каналу (капилляру) только в том случае, если она смачивает его стенки. Так происходит в грунте, песке, стеклянных трубках, по которым легко поднимается влага. По этой же причине пропитывается керосином фитиль в керосиновой лампе, полотенце впитывает влагу от мокрых рук, происходят различные химические процессы. В растениях по капиллярам поступают к листьям питательные вещества и влага. Благодаря капиллярному эффекту возможна жизнедеятельность живых организмов.

Кипение

Кипением называют процесс внутренних преобразований жидкости. При повышении температуры до определенного показателя, давление пара превышает давление внутри вещества, и в нем начинают образовываться пузырьки. В условиях земного притяжения они всплывают вверх.

Смачивание

Смачиванием называют явление, которое возникает при контакте жидкости с твердым веществом в присутствии пара. Таким образом, оно происходит на границе раздела трех фаз. Это явление характеризует «прилипание» жидкого вещества к твердому, и его растекание по поверхности твердого вещества. Бывает три вида смачивания: ограниченное, полное и несмачивание.

Зависимость свойств от температуры

К таковым можно отнести три параметра, характеризующие рассматриваемые нами вещества:

  • перегрев;
  • охлаждение;
  • кипение.

Такие свойства жидкостей, как перегревание и переохлаждение, напрямую связаны с критическими температурами (точками) кипения и замерзания соответственно. Перегревшейся называют жидкость, которая преодолела порог критической точки нагревания при воздействии температуры, однако внешних признаков кипения не подала.

Переохлажденной, соответственно, называют жидкость, которая преодолела порог критической точки перехода в другую фазу под воздействием низких температур, однако твердой не стала.

Как в первом, так и во втором случае есть условия для проявления таких свойств.

  1. Отсутствие механических воздействий на систему (движение, вибрация).
  2. Равномерная температура, без резких скачков и перепадов.

Интересен факт, что если в перегретую жидкость (например, воду) бросить посторонний предмет, то она мгновенно вскипит. Получить же ее можно нагреванием под воздействием излучения (в микроволновой печи).

КЛАССИФИКАЦИЯ

Strunz (8-ое издание) 1/A.02-10
Nickel-Strunz (10-ое издание) 1.AD.05
Dana (7-ое издание) 1.1.10.1
Dana (8-ое издание) 1.1.7.1

Сосуществование с другими фазами веществ

Можно выделить два варианта по данному параметру.

  1. Жидкость – газ. Такие системы являются наиболее широко распространенными, поскольку существуют в природе повсеместно. Ведь испарение воды – часть естественного круговорота. При этом образующийся пар существует одновременно с жидкой водой. Если же говорить о замкнутой системе, то и там происходит испарение. Просто пар становится насыщенным очень быстро и вся система в целом приходит к равновесию: жидкость – насыщенный пар.
  2. Жидкость – твердые вещества. Особенно на таких системах заметно еще одно свойство – смачиваемость. При взаимодействии воды и твердого вещества последнее может смачиваться полностью, частично или вообще отталкивать воду. Существуют соединения, которые растворяются в воде быстро и практически неограниченно. Есть и те, что вообще к этому не способны (некоторые металлы, алмаз и прочие).

свойства жидкостей и твердых тел

В целом изучением взаимодействия жидкостей с соединениями в других агрегатных состояниях занимается дисциплина гидроаэромеханика.

Химические свойства воды

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА – это свойства, которые проявляются в результате химических реакций.

Ниже приведены Химические свойства воды по учебнику «Основы химии. Интернет-учебник» авторов А. В. Мануйлова, В. И. Родионова.

Взаимодействие воды с металлами

При взаимодействии воды с большинством металлов происходит реакция с выделением водорода:

  • 2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH (бурно);
  • 2K + 2H2O = H2 + 2KOH (бурно);
  • 3Fe + 4H2O = 4H2 + Fe3O4 (только при нагревании).

Не все, а только достаточно активные металлы могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях этого типа. Наиболее легко реагируют щелочные и щелочноземельные металлы I и II групп.

При взаимодействии воды с благородными металлами, такими как золото, платина …, реакция отсутствует.

Взаимодействие воды с неметаллами

Из неметаллов с водой реагируют, например, углерод и его водородное соединение (метан). Эти вещества гораздо менее активны, чем металлы, но все же способны реагировать с водой при высокой температуре:

  • C + H2O = H2 + CO (при сильном нагревании);
  • CH4 + 2H2O = 4H2 + CO2 (при сильном нагревании).

Взаимодействие воды с электрическим током

При воздействии электрическим током вода разлагается на водород и кислород. Это также окислительно-восстановительная реакция, где вода является одновременно и окислителем, и восстановителем.

Взаимодействие воды с оксидами неметаллов

Вода вступает в реакцию со многими оксидами неметаллов и некоторыми оксидами металлов. Это не окислительно-восстановительные реакции, а реакции соединения:

  • SO2 + H2O = H2SO3 (сернистая кислота);
  • SO3 + H2O = H2SO4 (серная кислота);
  • CO2 + H2O = H2CO3 (угольная кислота).

Взаимодействие воды с оксидами металлов

Некоторые оксиды металлов также могут вступать в реакции соединения с водой.

Примеры таких реакций мы уже встречали:

CaO + H2O = Ca(OH)2 (гидроксид кальция (гашеная известь).

Не все оксиды металлов способны реагировать с водой. Часть из них практически не растворима в воде и поэтому с водой не реагирует. Например: ZnO, TiO2, Cr2O3, из которых приготовляют, например, стойкие к воде краски. Оксиды железа также не растворимы в воде и не реагируют с ней.

Гидраты и кристаллогидраты

Вода образует соединения, гидраты и кристаллогидраты, в которых полностью сохраняется молекула воды.

  • CuSO4 + 5 H2O = CuSO4.5H2O;
  • CuSO4 — вещество белого цвета (безводный сульфат меди);
  • CuSO4.5H2O — кристаллогидрат (медный купорос), синие кристаллы.

Другие примеры образования гидратов:

  • H2SO4 + H2O = H2SO4.H2O (гидрат серной кислоты);
  • NaOH + H2O = NaOH.H2O (гидрат едкого натра).

Соединения, связывающие воду в гидраты и кристаллогидраты, используют в качестве осушителей. С их помощью, например, удаляют водяные пары из влажного атмосферного воздуха.

Био-синтез

Вода участвует в био-синтезе в результате, которого образуется кислород:

6n CO2 + 5n H2O = (C6H10O5)n + 6n O2 (при действии света)

Диффузия

Когда две смешиваемых жидкости пребывают в одном сосуде, благодаря тепловому движению молекулы начинают преодолевать границу раздела, и жидкости постепенно смешиваются. Данный процесс называется диффузией. Он может происходить и в веществах, которые находятся в иных агрегатных состояниях.

Сжимаемость

Основные свойства жидкости были бы неполными, если бы мы не упомянули о сжимаемости. Конечно, этот параметр больше характерен для газовых систем. Однако и рассматриваемые нами также могут поддаваться сжатию при определенных условиях.

Главное отличие – это скорость процесса и его равномерность. Если газ можно сжать быстро и под небольшим давлением, то жидкости сжимаются неравномерно, достаточно долго и при специально подобранных условиях.

Испарение и конденсация жидкостей

Это еще два свойства жидкости. Физика дает им следующие объяснения:

  1. Испарение – это процесс, который характеризует постепенный переход вещества из жидкого агрегатного состояния в твердое. Происходит это под действием тепловых воздействий на систему. Молекулы приходят в движение и, меняя свою кристаллическую решетку, переходят в газообразное состояние. Процесс может происходить до тех пор, пока вся жидкость не перейдет в пар (для открытых систем). Или же до установления равновесия (для замкнутых сосудов).
  2. Конденсация – процесс, противоположный выше обозначенному. Здесь пар переходит в молекулы жидкости. Так происходит до установления равновесия или полного фазового перехода. Пар отдает в жидкость большее количество частиц, чем она ему.

Типичные примеры этих двух процессов в природе – испарение воды с поверхности Мирового океана, конденсация ее в верхних слоях атмосферы, а затем выпадение в виде осадков.

Волны на поверхности

Если нарушить равновесие участка поверхности жидкости, то тогда она, под действием возвращающих сил, будет двигаться обратно к равновесию. Это движение не ограничивается одним циклом, а превращается в колебания и распространяется на другие участки. Так получаются волны, которые можно наблюдать на поверхности любой жидкости.

Когда в качестве возвращающей силы выступает преимущественно сила тяжести, волны называют гравитационными. Их можно видеть на воде повсеместно. Если же возвращающая сила формируется преимущественно из силы поверхностного натяжения, то волны называют капиллярными. Теперь вы знаете, какое свойство жидкостей обуславливает знакомое всем волнение воды.

Перегрев и переохлаждение

Среди увлекательных свойств жидкостей стоит отметить перегрев и переохлаждение. Эти процессы нередко ложатся в основу химических фокусов. При равномерном нагреве, без сильных перепадов температур и механических воздействий, жидкость может нагреться выше точки кипения, не вскипев при этом. Этот процесс получил название перегрев. Если в перегретую жидкость бросить какой-либо предмет, она мгновенно вскипит.

Аналогичным образом происходит и переохлаждение жидкости, то есть ее охлаждение до температуры ниже точки замерзания, минуя само замерзание. При легком ударе переохлажденная жидкость мгновенно кристаллизуется и превращается в лед.

Жидкость обладает свойствами

Неньютоновские жидкости и их свойства

Свойства газов, жидкостей, твердых тел – это объект изучения физики, а также некоторых смежных с ней дисциплин. Однако помимо традиционных жидких веществ, существуют еще и так называемые неньютоновские, их тоже изучает эта наука. Что они собой представляют и почему получили такое название?

Для понимания того, что собой представляют подобные соединения, приведем самые распространенные бытовые примеры:

  • “лизун”, которым играют дети;
  • “хенд гам”, или жвачка для рук;
  • обычная строительная краска;
  • раствор крахмала в воде и прочее.

То есть это такие жидкости, вязкость которых подчиняется градиенту скорости. Чем быстрее воздействие, тем выше показатель вязкости. Поэтому при резком ударе хенд гама об пол он превращается в совершенно твердое вещество, способное расколоться на части.

механические свойства жидкости

Если же оставить его в покое, то буквально через несколько минут он растечется липкой лужицей. Неньютоновские жидкости – достаточно уникальные по свойствам вещества, которые нашли применение не только в технических целях, но и в культурно-бытовых.

Изучение

Изучением движения и механического равновесия жидкостей и газов, а также их взаимодействия, в том числе с твердыми телами, занимается такой раздел механики как гидроаэромеханика. Его также называют гидродинамикой.

Несжимаемые жидкости изучают в подразделе гидроаэромеханики, который называется просто гидромеханикой. Так как сжимаемость жидкостей очень мала, во многих случаях ею попросту пренебрегают. Сжимаемые жидкости изучает газовая динамика.

Гидромеханику дополнительно подразделяют на гидростатику и гидродинамику (в узком смысле). В первом случае изучается равновесие несжимаемых жидкостей, а во втором – их движение.

Магнитная гидродинамика занимается изучением магнитных и электропроводных жидкостей, а прикладными задачами занимается гидравлика.

Основным законом гидростатики является закон Паскаля. Движение идеальных несжимаемых жидкостей описывается уравнением Эйлера. Для их стационарного потока выполняется закон Бернулли. А формула Торричелли описывает вытекание жидких веществ из отверстий. Движение вязких жидкостей подчиняется уравнению Навье-Стокса, которое, кроме всего прочего, может учитывать и сжимаемость.

Упругие волны и колебания в жидкости (как, впрочем, и в других средах) изучается такая наука как акустика. Гидроакустика – подраздел, который посвящен изучению звука в водной среде для решения задач подводной связи, локации и прочего.

В заключение

Сегодня мы с вами познакомились с общими физическими свойствами жидкостей. Также мы узнали, что вообще представляют собой такие вещества, и как они классифицируются. Что касается химических свойств жидкости, то они напрямую зависят от ее состава. Поэтому рассматривать их стоит отдельно для каждого вещества. Какое свойство жидкости важно, а какое нет – ответить сложно. Здесь все зависит от задачи, в контексте которой эта жидкость рассматривается.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий

Adblock
detector